Objetivos

-  Entender o que é Movimento Circular Uniforme (MCU) e como ele difere de outros tipos de movimentos.

-  Calcular a velocidade angular e o período de um objeto em MCU, aplicando esses conceitos em problemas práticos.

-  Desenvolver habilidades de observação e análise crítica ao investigar e medir o movimento de objetos em situações reais.

Curiosidades

1. 樂 Você sabia que a Terra executa um Movimento Circular Uniforme ao redor do Sol? Isso mesmo! E graças a esse movimento, temos as estações do ano!

2.  As grandes rodas-gigantes são um exemplo de MCU em ação! Cada cabine move-se em um círculo com velocidade constante, proporcionando vistas incríveis.

3.  No badminton, a trajetória da peteca não é um MCU! A peteca não se move em um círculo, mas sim em uma trajetória que depende da força e ângulo aplicados.

Contextualização

Imagine viver em um mundo onde tudo se move em linha reta. Seria bem monótono, não é mesmo? O Movimento Circular Uniforme (MCU) nos mostra como os objetos podem se mover em círculos com velocidade constante, algo que vemos muito no dia a dia, desde as engrenagens de um relógio até as rodas de um carro. Este tipo de movimento tem aplicações impressionantes, desde a tecnologia até o esporte. Por exemplo, no esporte, entender o MCU ajuda atletas a melhorar seu desempenho ao perceberem como aplicar forças e ângulos de maneira mais eficiente. No mundo da tecnologia, o MCU é essencial para o funcionamento de dispositivos como discos rígidos, onde os dados são gravados em discos que giram em movimento circular constante. Ao dominar o MCU, você não só entenderá melhor como o mundo funciona, mas também como muitas inovações tecnológicas são possíveis! Agora, vamos mergulhar nesse fascinante mundo da física e descobrir como aplicar os conceitos de MCU em situações reais, preparando-se para desafios e aplicações práticas que vão te surpreender!

Atividade 1: Construindo um Relógio Solar de Movimento Circular

Descrição

Nesta atividade, você terá a oportunidade de explorar o Movimento Circular Uniforme (MCU) de uma maneira criativa e educativa, construindo seu próprio relógio solar. Um relógio solar é um dispositivo antigo usado para medir o tempo pela posição do sol no céu. Ao construir um modelo simplificado, você poderá observar como a sombra de um objeto se move em um círculo ao longo do dia, aplicando conceitos de velocidade angular e período. Este experimento não só reforçará seu entendimento teórico de MCU, mas também te conectará com práticas antigas de medição do tempo, mostrando a importância da física no desenvolvimento de tecnologias simples e essenciais.

Materiais Necessários

- Papel cartão ou cartolina

- Caneta

- Tesoura

- Régua

- Um pequeno objeto para funcionar como gnomon (como um palito ou uma vareta fina)

- Bússola (opcional para orientação)

- Cronômetro ou relógio

- Local aberto e ensolarado para instalar o relógio

Passo a Passo

1. Corte um círculo de cartolina com cerca de 30 cm de diâmetro para ser a base do seu relógio solar.
2. Desenhe uma linha reta que cruze o centro do círculo e represente o norte-sul geográfico usando a bússola ou um mapa.
3. No ponto central, fixe o gnomon (objeto vertical) perpendicularmente ao plano do disco, garantindo que esteja alinhado com o norte-sul.
4. Marque as horas no círculo, começando do meio-dia (12h) e desenhando linhas que partam do centro e toquem a borda do círculo onde a sombra do gnomon estará naquela hora.
5. Instale o relógio solar em um local aberto e ensolarado, certificando-se de que o gnomon não seja obstruído por sombras de outros objetos.
6. A cada hora, registre a posição da sombra do gnomon no círculo, marcando no papel cada ponto.
7. Após um dia completo de observações, use as medidas das sombras para calcular a velocidade angular e o período das sombras que se movem no círculo, comparando os resultados com a posição do sol no céu.

O Que Você Deve Entregar?

O entregável final será um breve relatório contendo: Uma descrição do processo de construção do relógio solar. Fotografias do relógio solar instalado em diferentes horários do dia. Cálculos realizados para determinar a velocidade angular e o período de movimento da sombra. Uma reflexão sobre a precisão do relógio solar como meio de medir o tempo. O relatório deve ser entregue em formato digital (PDF) e deve refletir sua compreensão dos conceitos de MCU e sua capacidade de aplicá-los em um contexto prático.

Atividade 2: Gira-Gira de Física: Criando e Medindo Velocidades Angulares

Descrição

Prepare-se para um desafio divertido e educativo com o 'Gira-Gira de Física'! Nesta atividade, você terá a oportunidade de construir um 'gira-gira' - um brinquedo rotativo comum em parques - e explorar conceitos de Movimento Circular Uniforme (MCU) de uma maneira dinâmica e prática. Você construirá um modelo de gira-gira que permitirá medir e calcular a velocidade angular, o período e a variação angular do movimento. Este experimento não só reforçará sua compreensão teórica de MCU, mas também desenvolverá suas habilidades de medição e aplicação prática dos conceitos físicos aprendidos. Além disso, ao testar diferentes configurações, você poderá observar como pequenas mudanças afetam as características do movimento circular, proporcionando uma compreensão mais profunda e intuitiva do assunto.

Materiais Necessários

- Papel cartão ou madeira leve

- Régua

- Compasso

- Transferidor

- Barbante

- Fita adesiva

- Cronômetro ou smartphone com aplicativo de cronômetro

- Objetos pequenos para decorar (opcional)

Passo a Passo

1. Corte o papel cartão ou madeira leve em um círculo de aproximadamente 30 cm de diâmetro para ser a base do 'gira-gira'.
2. Use o compasso para marcar o centro do círculo e perfure um pequeno buraco por onde passará o barbante.
3. Utilize a fita adesiva para fixar o barbante no centro do círculo, de forma que possa ser segurado com uma mão enquanto o gira-gira é movimentado.
4. Decore a parte superior do círculo como desejar, tornando seu 'gira-gira' único!
5. Utilize o transferidor para medir o ângulo formado pelo movimento de rotação e o cronômetro para medir o tempo que o objeto leva para completar uma rotação.
6. Realize várias medições variando a força de lançamento e o ângulo de inclinação do gira-gira, registrando os resultados para posterior análise.
7. Calcule a velocidade angular, o período e a variação angular para cada configuração testada, utilizando as fórmulas discutidas em aula.

O Que Você Deve Entregar?

O entregável final será um vídeo de 3 a 5 minutos, no qual você apresentará seu 'Gira-Gira de Física' em ação. O vídeo deve incluir: Breve introdução sobre o projeto e seus objetivos. Demonstração do 'gira-gira' em movimento, mostrando medições reais de velocidade angular e explicando como foram calculadas. Análise dos resultados: discuta como pequenas alterações no design ou na força aplicada poderiam mudar as medidas obtidas. Conclusão: reflita sobre o processo de construção e o que aprendeu sobre MCU com esta atividade. O vídeo deve ser enviado em formato digital (MP4 ou link de vídeo compartilhável).

Atividade 3: Festival de Pêndulos: Criando e Analisando Movimentos Circulares

Descrição

Prepare-se para mergulhar no fascinante mundo do Movimento Circular Uniforme (MCU) de uma maneira lúdica e interativa com o 'Festival de Pêndulos'! Nesta atividade, você terá a chance de criar e comparar diferentes pêndulos que representam movimentos circulares, explorando conceitos como a velocidade angular e o período. Você construirá pêndulos de diferentes comprimentos e pesos, observando como essas variáveis afetam o movimento circular. Este experimento não só reforçará sua compreensão teórica de MCU, mas também desenvolverá suas habilidades de observação e experimentação, além de proporcionar uma compreensão mais profunda sobre o papel da gravidade na dinâmica dos movimentos circulares.

Materiais Necessários

- Corda ou fio de diferentes comprimentos

- Pesos variados (como pequenos sacos de areia ou bolas de gude)

- Suporte para prender o pêndulo (como uma cadeira ou mesa)

- Cronômetro ou smartphone com aplicativo de cronômetro

- Transferidor

- Papel e lápis para anotações

- Câmera ou smartphone para gravar os movimentos (opcional)

Passo a Passo

1. Escolha e marque cinco comprimentos diferentes de corda ou fio que serão usados nos pêndulos.
2. Prenda cada peso na extremidade de uma corda.
3. Utilize o suporte para prender o outro extremo de cada pêndulo, garantindo que possam oscilar livremente.
4. Inicie as oscilações manualmente, afastando cada pêndulo de sua posição de equilíbrio e soltando-o.
5. Use o cronômetro para medir o tempo que cada pêndulo leva para completar uma oscilação completa (ida e volta).
6. Registre os dados de tempo e os comprimentos das cordas em uma tabela.
7. Calcule as velocidades angulares e os períodos para cada pêndulo, utilizando os dados coletados e as fórmulas apropriadas de MCU.
8. Analise como o comprimento e o peso afetam a velocidade angular e o período, e documente suas observações.
9. Finalize o relatório, incluindo todas as informações coletadas, análises e conclusões.

O Que Você Deve Entregar?

O entregável final será um relatório digital contendo: Descrição dos materiais utilizados e dos pêndulos criados. Vídeos ou fotografias dos pêndulos em movimento. Análise dos dados coletados, incluindo cálculos de velocidade angular e período para cada configuração de pêndulo. Conclusões sobre como o comprimento e o peso afetam o movimento circular. O relatório deve ser organizado de forma clara e criativa, evidenciando sua compreensão dos conceitos de MCU e suas habilidades de investigação científica.